全國中小學科展

國中組

「鐵除氧」效率真的這麼好嗎?-兼論鐵銹蝕速率的測定

我們從小到大耳濡目染以為:生活周遭的金屬建材、日常使用的鐵製工具,很自然的就鏽蝕掉,不堪使用似乎是理所當然的事。現在我們上了國中、學到理化逐漸明瞭,鐵生銹是氧化現象,有一定的條件,不是那樣天經地義的事。從老師教導之下有了基礎科學訓練,對書本論及鐵生銹的知識,已經無法滿足我們的好奇心。在老師的指導之下,利用生活中唾手可得的素材,設計出一些實用可行又有創意的實驗裝置,逐步完成此一科學作品。

麻醉大師--壺蜂麻醉獵物的策略與幼蟲捕食間關係

本研究在探討棕泥壺蜂的生殖行為,包括牠尋找、捕捉、保鮮獵物等策略與幼蟲捕食間 的關係。結果一在尋找獵物上:壺蜂為了讓下一代能順利成長,會有①壺蜂找到適合竹管並清潔乾淨。②壺蜂產下卵就離開。③再去捉捲葉蛾幼蟲回來竹管。④然後啣泥球將洞口封住。等複雜的繁殖行為。結果二在獵捕上:壺蜂會找尋6.57±0.68cm~9.28±0.66cm大小的捲葉、與葉柄呈45˚~125˚間夾角上捲葉葉片作上記號。捕捉體長13.0±0.78mm~15.1±0.76mm、體重0.032±0.01g~0.058±0.01g的獵物。結果三在獵物保鮮上:將毒液注入獵物體內,讓原本心跳每分鐘平均105下的獵物,降到每分鐘平均50下的緩慢跳動,直到第七天才停止。結果四:壺蜂的幼蟲在獵物心跳停止前可以吃到新鮮活的的獵物,以順利成長。

植物在酸性溶液中的成長

對綠豆、嫣紅蔓、茄子、玉米、等不同的植物分別灌溉不同濃度的酸性溶液,以模擬酸雨對植物成長的影響,並紀錄比較之。

棲地變更新指標 ─ 螞蟻群落功能群的收集、計算與運用

螞蟻相調查過去常為科學家運用在瞭解生物多樣性及人為干擾度的研究上。本研究是為了以螞蟻取代過去植物分辨演替的缺點,並在多次的採集,將誤差降到最低後,列出台灣螞蟻相為指標的棲地演替檢索表。初步結果顯示,蟻類總數從演替初期至極相逐漸增加,樹棲型蟻類亦是如此。由於環境逐漸多樣化,能夠適應該環境的蟻種逐漸增加。目前我們做出最顯著的結果是:不同演替時期螞蟻群落功能群的多樣性有顯著的差異。

用“心”

本研究利用幾何繪圖軟體,探索任意三角形建構的旁心連線三角形、旁心三角形、及其向外做的正三角形五心之間的性質,並用三角形全等及相似證明方式進行性質的證明。結果發現:1.旁心三角形之外心相連成的三角形必相似於旁心連線三角形,且為其1/2倍縮小圖,且此兩三角形之垂心必重合。2.旁心三角形之外心相連成的三角形之垂心必與原三角形之內心重合。3.任意三角形之旁心連線三角形無限增生將逐漸趨近於正三角形。4.任意三角形以各邊向外做正三角形各取相對應之三邊中點所連成之三角形必為正三角形。

大地的眼淚-地震對土壤液化的影響

本研究主要探討台南市中西區某國中於2016年0206地震後校園內噴沙現象形成的原因,針對造成土壤液化的可能因素,包括土質、水、地震等因素進行實驗分析,其中取樣不同來源的土壤,探討其土壤密度、孔隙率、含水量、滲透率等對土壤液化所造成的影響。 研究中設計的不同地質組成,並透過震盪器的震盪作用,來了解造成土壤在震後重新排列、噴砂、測潰現象的成因。並透過自製水分滲透機構,來測量不同土質達到飽和所需要的時間,來了解不同地質組成對含水量的承受力。 最後設計一個固定方向的自製水平震盪機構,模擬不同角度的震波來源,對建築物的影響,進一步來推論校園中造成的噴砂現象的成因,探討相關土壤液化的防治與因應對策。

紅外線的異想世界

我們所進行的研究,是利用最近相當盛行的紅外線攝影,來探索自然界中紅外線世界的科學原理和現象;透過特殊的紅外線濾鏡,搭配攝影機的CCD特殊功能,揭露有機世界、無機世界之間的紅外線特質,做為後續研究發展的基礎。 發現紅外線世界和我們熟悉的可見光多采多姿,最大的不同點就在於單純的量化,紅外線表現出來的只有能量的多寡-利用電腦圖像軟體Photoshop解析其中的色階強度,雖然在研究過程中感受到的是如圖片的黑白灰階,但呈現出來的科學現象卻遠比可見光世界來得精采;讓我們能以紅外線的量化數據,來嘗試解讀各種自然現象。 這整個實驗設計約可分為三大類,一是包含日月雲天體的探索,二是有機世界的表象,三則是人造與無機世界的紅外線特質。

三角蟹蛛雌蛛體色變異的探討

為了探討三角蟹蛛雌蛛體色的變異,本實驗分別進行野外調查、實驗室內飼養觀察體色變化、破壞蜘蛛眼睛觀察對體色變化的影響及利用蜜蜂誘引箱,觀察不同體色雌蛛棲息於與體色相近顏色花上,對其獵物是否真的具有隱蔽性。 實驗結果顯示,(1) 三角蟹蛛雌蛛在野外主要體色為白色及黃色;且白色比例較高,(2) 三角蟹蛛雌蛛體色僅能在白色及黃色間轉換;而且黃色轉換成白色所花時間較白色轉換成黃色所花時間來的短,(3) 三角蟹蛛雌蛛主要是靠視覺感應週遭環境背景色來轉換體色,(4) 不同體色三角蟹蛛雌蛛棲息於與體色相近花上對獵物 (蜜蜂) 的確具有隱蔽性,較不容易被其獵物發現,而增加三角蟹蛛雌蛛成功捕食到蜜蜂的機率。

利用電腦改進單擺實驗

在理化課本第二冊第十一章第一節內的 『 實驗 11 - 1 單擺的週期 』 ,當我們做此實驗時有如下的困惑: (一)擺錘擺動時,擺角會逐漸變小,此時每擺動一次的時間真的相同嗎? (二)由實驗知道擺長會影響單擺的週期,但不曉得兩者之間的真正關係。 (三)小角度時,擺角的大小與週期無關,那在大角度時是否也彼此無關。 (四)此實驗的誤差亦不小,有些變因對週期的影響並不容易看出來,因此想藉由電腦快速和精確的測量使各變因對週期的影響更明朗化。

水線下的秘密—陰極防鏽

為探討地下管線以及船隻的防鏽方式,設計實驗用鐵與活性大的鋅、鋁相接,還有外加直流電,長時間浸泡在三種環境(自來水、3%食鹽水、土壤)中,檢驗陰極防鏽效果。使用物理方法測量金屬質量和電位差變化 ; 化學方法用黃血鹽、赤血鹽及硫氰化鉀,檢測鐵離子與亞鐵離子濃度隨時間的變化,並以檢量線定量。研究結論: 一、鋁在電解質濃度高的酸、鹼、鹽溶液中,陰極防鏽效果較好,鋅在電解質濃度低的溶液中,陰極防鏽效果較好。所以船隻與水中設施在淡水中適合用鋅防鏽,在海洋鹹水中適合用鋁來防鏽。 二、以外加直流電防鏽,鐵與鋅相接效果較好,地下管線適合用鋅片防鏽,但電解質濃度高的環境不適合外加電流陰極防鏽,否則陽極金屬會快速腐蝕。